纳米SiO2对橡胶砂浆力学及收缩特性影响的研究

为了提高大掺量橡胶颗粒砂浆的力学强度,推进橡胶砂浆在实际工程中的应用,试验采用外掺纳米SiO_2的方法对橡胶砂浆进行改性,研究不同掺量纳米SiO_2对橡胶砂浆的孔隙率、密度、抗压强度与抗折强度以及试块的干缩和自收缩性能的影响。试验结果表明,纳米SiO_2的加入能够有效降低橡胶砂浆孔隙率,提高其密度及抗压强度与抗折强度,但在纳米SiO_2掺量小于3%时,强度提升幅度随纳米SiO_2掺量增加明显增加,在纳米SiO_2掺量大于3%时,其强度增长幅度变缓。橡胶等体积替代30%砂的条件下,纳米SiO_2最佳掺量为水泥质量的3%;纳米SiO_2在提高橡胶砂浆抗压与抗折强度的同时也加大了试块的收缩,增大了砂浆的开裂风险,故在今后的研究中仍需进一步综合考量。     

纳米硅粉对大掺量橡胶砂浆力学及 收缩性能影响试验研究

橡胶砂浆的强度会随着橡胶掺量的增大而降低,限制了其工程应用。为增大橡胶掺量,补偿橡胶掺量过大带来的强度损失,以纳米SiO_2作为橡胶砂浆强度提升的外加剂,以橡胶替代率为40%和60%等体积替代砂子,共设计了6种配合比。研究了一定量的纳米SiO_2对两种大掺量的橡胶砂浆强度的提升以及收缩性、密度及孔隙的影响。结果表明:纳米SiO_2对大掺量砂浆抗压、抗折强度均有显著的提升;且提升效果优于普通砂浆。掺入纳米SiO_2可增强橡胶砂浆的刚度;并且使其韧性仍优于普通砂浆。掺入纳米SiO_2能够减少大掺量橡胶砂浆的孔隙率和吸水率。并且使橡胶砂浆的密度增加;橡胶掺量对砂浆的收缩量影响不明显;而加入纳米SiO_2会使橡胶砂浆的收缩量增大。掺入纳米SiO_2能够减少橡胶砂浆的质量损失;并且橡胶掺量越大作用越明显。     

纳米MgO对高强水泥基材料力学与收缩性能的影响

橡胶砂浆的强度会随着橡胶掺量的增大而降低,限制了其工程应用。为增大橡胶掺量,补偿橡胶掺量过大带来的强度损失,以纳米SiO_2作为橡胶砂浆强度提升的外加剂,以橡胶替代率为40%和60%等体积替代砂子,共设计了6种配合比。研究了一定量的纳米SiO_2对两种大掺量的橡胶砂浆强度的提升以及收缩性、密度及孔隙的影响。结果表明:纳米SiO_2对大掺量砂浆抗压、抗折强度均有显著的提升;且提升效果优于普通砂浆。掺入纳米SiO_2可增强橡胶砂浆的刚度;并且使其韧性仍优于普通砂浆。掺入纳米SiO_2能够减少大掺量橡胶砂浆的孔隙率和吸水率。并且使橡胶砂浆的密度增加;橡胶掺量对砂浆的收缩量影响不明显;而加入纳米SiO_2会使橡胶砂浆的收缩量增大。掺入纳米SiO_2能够减少橡胶砂浆的质量损失;并且橡胶掺量越大作用越明显。     

纳米粒子和聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料抗折性能

通过抗折试验和抗折试验后小立方体抗压强度试验,探讨了纳米粒子掺量、聚乙烯醇(PVA)纤维掺量和石英砂粒径对水泥基复合材料抗折性能的影响。结果表明,纳米粒子掺量、PVA纤维体积掺量和石英砂粒径对水泥基复合材料抗折强度和抗折试验后小立方体抗压强度有较大影响。PVA纤维水泥基复合材料的抗折强度和小立方体抗压强度随着纳米Si O_2掺量增加呈先增大后减小的趋势,当纳米Si O_2掺量达到1.5%和1.0%时,抗折强度和抗压强度分别达到最大值;随着纤维体积掺量的增大,掺纳米Si O_2水泥基复合材料抗折强度和小立方体抗压强度逐渐增大,但当PVA纤维体积掺量超过0.6%时,小立方体抗压强度有逐渐降低的趋势;随着石英砂粒径的减小,抗折强度和小立方体抗压强度逐渐降低,采用粒径a石英砂配制的水泥基复合材料具有更高的抗折强度和小立方体抗压强度。     

橡胶混凝土的基本力学性能

采用水、硅烷偶联剂和浓度为1%的NaOH、HCl、CaCl2溶液对橡胶颗粒表面进行改性处理,将粒度为5目、10目、40目、60目的橡胶颗粒以1∶1∶1∶2的掺配比例等体积替代20%的砂子.发现,经NaOH和CaCl2溶液处理的橡胶颗粒混凝土7d强度提高较快,而偶联剂和HCl溶液处理的橡胶颗粒混凝土7d后强度提高较快,经NaOH和CaCl2溶液处理的橡胶颗粒混凝土28d强度最高.同时,选用浓度为1%的NaOH溶液处理橡胶颗粒,分别以10%、20%、30%、40%和50%的橡胶颗粒等体积替代砂子,研究橡胶颗粒对水泥混凝土抗压强度、轴心抗压强度、弹性模量和劈裂抗拉强度的影响规律.结果表明:橡胶颗粒掺量为0~10%时混凝土强度降低较快,为10%~40%时混凝土强度降低减缓,为40%~50%时混凝土强度降低加快;橡胶混凝土弹性模量随橡胶颗粒掺量的增加呈直线下降.     

废旧橡胶混凝土抗碳化性能的试验研究

以废旧橡胶混凝土抗碳化性能为研究目标,试验研究了体积分数为5%、10%、15%等三种橡胶颗粒掺量和2~4mm、30~40目、60~80目等三种橡胶颗粒粒径对混凝土抗碳化性能的影响规律.试验结果表明:橡胶颗粒的掺入对混凝土早期抗碳化性产生了不利作用,但使混凝土后期抗碳化能力有所提升;不同橡胶颗粒粒径、掺量对抗碳化性能影响不同,橡胶颗粒最佳掺量的体积分数为10%,且颗粒粒径越小效果越好.     

纳米粒子和PVA纤维增强水泥基复合材料抗折性能研究

通过抗折试验和抗折试验后小立方体抗压强度试验,探讨了纳米粒子掺量、PVA纤维掺量和石英砂粒径对水泥基复合材料抗折性能的影响。结果表明,纳米粒子掺量、PVA纤维体积掺量和石英砂粒径对水泥基复合材料抗折强度和抗折试验后小立方体抗压强度有较大影响。PVA纤维水泥基复合材料的抗折强度和小立方体抗压强度随着纳米SiO₂掺量增加呈先增大后减小的趋势,当纳米SiO₂掺量达到1.5%和1.0%时,抗折强度和抗压强度分别达到最大值;随着纤维体积掺量的增大,掺纳米SiO₂水泥基复合材料抗折强度和小立方体抗压强度逐渐增大,但当PVA纤维体积掺量超过0.6%时,小立方体抗压强度有逐渐降低的趋势;随着石英砂粒径的减小,抗折强度和小立方体抗压强度逐渐降低,采用粒径a石英砂配制的水泥基复合材料具有更高的抗折强度和小立方体抗压强度。     

颜料对聚合物水泥砂浆性能的影响

向聚合物水泥砂浆中掺入氧化铁颜料制备彩色聚合物水泥砂浆,研究了不同颜料及其掺量的变化对聚合物水泥砂浆力学性能、工作性能和粘结强度的影响,并借助扫描电镜(SEM)表征了彩色聚合物水泥砂浆的微观组织形貌。结果表明：颜料会一定程度降低聚合物砂浆的抗折、抗压强度,且颜料掺量为5%时,对聚合物砂浆的抗折、抗压强度影响显著,随着颜料掺量的逐渐增加,聚合物砂浆的抗折、抗压强度呈现先增加后平缓的趋势;聚合物砂浆的流动度和粘结强度随颜料掺量的增加而减小;SEM测试结果表明颜料一方面会包裹水泥颗粒,阻碍水泥水化,降低彩色聚合物砂浆的抗折、抗压强度,但另一方面颜料能有效填充聚合物砂浆空隙,改善密实度,提高聚合物砂浆的抗折、抗压强度。     

颜料对聚合物水泥砂浆性能影响的实验研究

向聚合物水泥砂浆中掺入氧化铁颜料制备彩色聚合物水泥砂浆。研究了不同颜料及其掺量的变化对聚合物水泥砂浆力学性能、工作性能和粘结强度的影响;并借助扫描电镜(SEM)表征了彩色聚合物水泥砂浆的微观组织形貌。结果表明:颜料会一定程度降低聚合物砂浆的抗折、抗压强度;且颜料掺量为5%时,对聚合物砂浆的抗折、抗压强度影响显著;随着颜料掺量的逐渐增加,聚合物砂浆的抗折、抗压强度呈现先增加后平缓的趋势;聚合物砂浆的流动度和粘结强度随颜料掺量的增加而减小。SEM测试结果表明颜料一方面会包裹水泥颗粒,阻碍水泥水化,降低彩色聚合物砂浆的抗折、抗压强度;另一方面颜料能有效填充聚合物砂浆空隙,改善密实度,又提高彩色聚合物砂浆的抗折、抗压强度。     

水性环氧树脂改性水泥基材料应用于彩色路面的研究

通过水性环氧树脂改性水泥基彩色砂浆,制备一种力学性能优异且经济的彩色路面铺装材料,并通过抗折强度试验、抗压强度试验、粘结强度试验、抗滑性能试验、色彩耐久性试验研究了复合材料的最佳配合比和路用性能,通过SEM试验分析了水性环氧树脂和粉煤灰对水泥水化产物的影响。研究结果表明：粉煤灰掺量10%,水性环氧树脂掺量10%,改性砂浆力学性能最优;改性砂浆的BPN基本保持在55~80,抗滑性能良好;水性环氧树脂的掺入增加了水泥砂浆的粘结性、耐酸腐蚀性和后期抗折强度,但降低了其抗压强度;适量粉煤灰可以增加水泥砂浆的后期抗折和抗压强度。     

基于矩阵分析的橡胶透水混凝土正交试验

选取水胶比、橡胶粒径、橡胶掺量、VAE-707乳液掺量及目标孔隙率五个因素对橡胶透水混凝土进行正交试验设计,研究其对抗压、抗折强度及透水性能的影响。利用矩阵分析法和灰色决策进行分析,得到橡胶透水混凝土最优配合比:水胶比0.3、橡胶颗粒大小0.425 mm、橡胶颗粒掺量3%、VAE-707乳液掺量为6%、目标孔隙率为16%;其中目标孔隙率对透水混凝土的性能贡献率最大,透水混凝土的抗压、抗折强度随着目标孔隙率的升高而降低,而透水系数则呈相反规律;透水混凝土实测孔隙率整体小于设计孔隙率,有效孔隙率约占总孔隙率的80%～90%,封闭孔占总孔隙10%～20%左右。     

不同基准混凝土强度橡胶混凝土力学性能

为了探讨不同基准混凝土强度(C60,C40和C20)下,橡胶粉体积取代率和橡胶粉粒径对混凝土力学性能的影响,采用混凝土常规力学性能试验方法进行了橡胶混凝土和易性、抗压强度以及弹性模量试验。试验结果表明:橡胶混凝土立方体抗压强度、坍落度和弹性模量均随体积取代率的增加、橡胶粉粒径的增大而降低;橡胶粉体积取代率与强度降低系数之间存在较好的线性关系,回归分析的橡胶混凝土抗压强度方程形式简单,具有较理想的精度。     

可再分散乳胶粉对水泥稳定碎石材料性能影响的试验研究

为研究可再分散乳胶粉对水泥稳定碎石材料性能的影响，开展水泥胶砂试验及无侧限抗压强度、抗折强度、干缩、温缩路用性能试验，并通过XCT、SEM微观试验分析胶粉的作用机理。试验结果表明：胶粉应用于低剂量水泥基材料时，对强度和抗裂性具有显著的提升效果。考虑水泥稳定碎石的抗压强度、抗折强度及韧性，5%胶粉用量最优。5%胶粉水泥稳定碎石7 d无侧限抗压强度提高9.8%、抗折强度提高9.6%、弯曲韧性提升21.0%。掺入胶粉后，水泥稳定碎石的7 d、28 d干缩系数分别降低41.5%、34.0%，温缩系数降低17.1%，收缩性能得到显著改善。XCT图像分析显示，加入胶粉改变了水泥胶砂的孔隙特征，减少了大孔的数量，孔隙率和平均孔径是影响胶砂强度的主要因素。SEM结果显示胶粉可以增强水泥稳定碎石的界面粘结，优化其孔隙结构，并且与水泥水化产物联结形成弹性空间网络结构，是水泥稳定碎石韧性和收缩性能提升的主要原因。     

玄武岩纤维粉煤灰橡胶混凝土力学性能试验研究

对玄武岩纤维橡胶混凝土设计了正交试验,对其力学性能进行测试并与普通混凝土对比,分析橡胶颗粒取代率、玄武岩纤维和粉煤灰掺量对混凝土28 d抗压、劈裂抗拉和抗折强度的影响。结果表明:橡胶颗粒取代率5%,玄武岩纤维掺量4 kg/m~3,粉煤灰掺量15%时,混凝土各项性能最佳。随橡胶颗粒取代率增加,混凝土抗压强度显著降低;而掺入玄武岩纤维使抗拉和抗折强度有较大幅度提升;最后从玄武岩纤维对混凝土类材料增韧阻裂机制进行了讨论。     

再生橡胶改性高强混凝土性能试验研究

以废轮胎橡胶粉作为改性材料,研究了橡胶粉含量和细度对高强混凝土密度、坍落度、抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的影响。研究表明:随着橡胶粉掺量的增加,橡胶粉高强混凝土材料的密度、坍落度、强度会下降。橡胶粉的粒径对高强混凝土的抗压强度、抗折强度影响不明显,但劈裂抗拉强度就随着橡胶粉粒径的增大而下降。     

不同水胶比对玻化微珠保温砂浆性能的影响

研究了当水胶比分别为1.2,1.3,1.4和1.5时,玻化微珠保温砂浆的干燥收缩、抗压强度、抗折强度、干密度、导热系数等性能指标.通过压汞试验和SEM扫描电镜分析,从微观角度进一步揭示了玻化微珠保温砂浆的性能指标随水胶比变化的原因.试验结果表明:玻化微珠保温砂浆的干燥收缩随着水胶比的增大呈现明显增大的趋势;当水胶比一定时,玻化微珠保温砂浆的干燥收缩早期增长速率较快,后期增长速率较慢;当水胶比分别为1.3,1.4和1.5时,玻化微珠保温砂浆的抗压强度、抗折强度、干密度、导热系数与水胶比为1.2时相比均有了较为明显的变化,抗压强度分别下降了13.1%,40.0%和73.8%;抗折强度分别下降了18.8%,35.7%和77.7%;干密度分别减小了8.3%,19.4%和33.3%;导热系数也分别下降了4.6%,11.3%和21.4%.玻化微珠保温砂浆的各项性能随着水胶比的变化,产生了明显的变化.通过压汞试验和SEM分析发现,随着水胶比的增大,玻化微珠保温砂浆内部孔隙增多.     

PTB乳液改性砂浆性能及其机理分析

为解决运营隧道结构修复材料面临受力变形、渗流侵蚀等因素而再次破坏的难题,本研究采用PTB乳液对砂浆进行改性提供性能优异的修复材料。通过宏观性能和微观结构相结合的方法,研究了PTB乳液对改性砂浆力学性能、柔韧性、粘结性能和抗渗性能的影响,并从孔隙结构和微观形貌对改性机理进行分析。结果表明：PTB乳液使得砂浆抗压强度下降,但却提高了其抗折强度,压折比降低,压缩韧性指数提高;随PTB乳液的掺量的增加,拉伸粘结强度和剪切粘结强度均增加;改性砂浆抗渗强度增加,吸水率降低,具有良好的防水性能;PTB乳液的掺入后降低了砂浆的总孔隙率,聚合物网膜连接水化产物和未水化水泥颗粒,形成填充密实的网状结构,改变了砂浆的强度、同时也是其韧性、粘结性能、抗渗性得以提高的主要原因。可见PTB乳液对材料韧性能、粘结性能、抗渗性能具有改善作用,满足作为运营隧道病害修复材料使用,研究结果旨在为聚合物改性砂浆的优化设计和实际应用提供参考。